DE10351686A1

DE10351686A1 - Process for introducing inorganic solids into hot, liquid melts

Info

Publication number: DE10351686A1
Application number: DE2003151686
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. Fünders; Djamschid Dr. Amirzadeh-Asl
Original assignee: Sachtleben Chemie GmbH
Current assignee: Venator Germany GmbH
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2005-06-09
Also published as: EP1944382A2; US9109267B2; WO2005045077A1; US20070074599A1; US20110265607A1; EP1944382A3; EP1944382B1; CN1906312A; EP1682685A1

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Einbringen von anorganischen Festkörpern in heiße, flüssige Schmelzen, wobei einem Kohlenwasserstoff enthaltenden Kunststoff anorganische Festkörper zugegeben werden und das erhaltene Gemisch in die heißen, flüssigen Schmelzen gegeben wird.A method is described for introducing inorganic solids into hot, liquid melts wherein inorganic solids are added to a hydrocarbon-containing plastic and the resulting mixture is added to the hot, liquid melts.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen von anorganischen Festkörpern in heiße, flüssige Schmelzen.The The invention relates to a method for introducing inorganic solids in hot, liquid melts.

Als heiße, flüssige Schmelzen werden hier metallurgische Schmelzen und/oder Schlacken angesehen, welche sich z.B. in einem Ofen befinden.When name is, liquid Melting here metallurgical melts and / or slags which are e.g. in an oven.

In der Metallurgie müssen in den diversen Verarbeitungsstufen oftmals Zuschlagstoffe zu den heißen, flüssigen Metallen bzw. Schlacken gegeben werden. Dieses betrifft sowohl die Eisen- und Stahlindustrie, als auch die Nichteisen-Metallurgie. Zuschlagstoffe werden z.B. in folgenden metallurgischen Prozessen eingesetzt:

– Primärmetallurgie: Produkte zur Verflüssigung der Schlackenbildner während der Einschmelzphase und Zuschlagstoffe für die Hochofenindustrie zwecks Verlängerung der Haltbarkeit der feuerfesten Auskleidung des Hochofengestells
– Sekundärmetallurgie: Zuschlagstoffe zu den TOP-Schlacken von Schmelzen, um die metallurgische Eigenschaften der Schmelzen auf die gewünschten Werte einzustellen. Dabei können Zuschlagstoffe eingesetzt werden, die auf chemischem Wege die Eigenschaften sowohl der flüssigen Metalle und flüssigen Schlacken direkt beeinflussen, als auch Zuschlagstoffe, die auf physikalischem Wege die Konsistenz der jeweiligen Reaktionspartner beeinflussen. In der Regel wird bei der physikalischen Beeinflussung eine Schmelzpunkterniedrigung der Schlacken verfolgt, um die metallurgische Reaktionskinetik der Systeme dahingehend zu beeinflussen, die Reaktion überhaupt erst zu ermöglichen und obendrein noch zu beschleunigen.
– Tertiärmetallurgie: In dieser Endphase der metallurgischen Produktionsstufen wird versucht, an der zuletzt möglichen Stelle unmittelbar vor dem Gießprozeß durch Zugabe von metallurgisch wirksamen Substanzen sowohl auf chemischem Wege die Eigenschaften der Endprodukte einzustellen, als auch auf physikalischem Wege durch Zugabe von exogenen Keimen das Erstarrungsgefüge der jeweiligen zu vergießenden Metalle physikalisch zu beeinflussen.

In metallurgy, aggregates often have to be added to the hot, liquid metals or slags in the various processing stages. This concerns both the iron and steel industry, as well as the non-ferrous metallurgy. Aggregates are used eg in the following metallurgical processes:

- Primary metallurgy: products for the liquefaction of slag formers during the smelting phase and aggregates for the blast furnace industry to extend the durability of the refractory lining of the blast furnace frame
- Secondary metallurgy: aggregates to the TOP slags of melts to adjust the metallurgical properties of the melts to the desired values. In this case, it is possible to use additives which have a direct chemical influence on the properties of both the liquid metals and liquid slags, and also additives which influence the consistency of the respective reaction partners by physical means. As a rule, a lowering of the melting point of the slags is pursued in the physical influence, in order to influence the metallurgical reaction kinetics of the systems in order to enable the reaction in the first place and, moreover, to accelerate it.
- Tertiary metallurgy: In this final phase of the metallurgical production stages is trying at the last possible point immediately before the casting process by adding metallurgically active substances both chemically set the properties of the final products, as well as physically by the addition of exogenous germs the solidification structure of the Physically affecting the respective metals to be cast.

Um die in Zuschlagstoffe in den jeweiligen Verarbeitungsstufen in die heißen, flüssigen Schmelzen (Metalle, bzw. Schlacken) einbringen zu können, bedient man sich u.a. der folgenden bekannten Technologien

– Zugabe der normalen, grobkörnigen Zuschlagstoffe aus diversen, meist vollautomatischen Wiege- und Bunkersystemen, über einfache Transportrutschen und Trichtersysteme.
– Zugabe von Zuschlagstoffen in sackartigen Verpackungsformen, z.B. Säcke oder Big Bags, entweder per Hand oder mittels Krananlagen.
– Zugabe der Zuschlagstoffe mittels Fülldrähten. Dabei enthalten die Hohlräume der Fülldrähte (oftmals bestehend aus einem metallischen Legierungsmittel) den/die jeweiligen Zuschlagstoff(e).
– Zugabe der Zuschlagstoffe mittels Injektionsanlagen. Diese bestehen in der Regel aus einem Wiege- und Bunkersystem mit einem nachgeschalteten Gasüberdruckeinblassystem. Gasüberdrucksysteme sind maschinentechnisch den jeweiligen Anforderungen der Einsatzziele (z.B. Hoch- oder Niederdruckanlage) angepasst. Als Fördergase können je nach Bedarf Pressluft, Stickstoff oder sonstige Gase zum Einsatz gelangen. Sollen Zuschlagstoffe ohne direkten Flüssigkeitskontakt in den Ofen (z.B. Hochofen) eingeblasen werden, so kann über eine fest montierte Einblaslanze der feste Zuschlagstoff gegen den Ofendruck in den Ofenraum eingegeben werden. Sollen zum Zwecke des Schlackeschäumens feste Zuschlagstoffe in die Grenzschicht zwischen flüssigem Eisen und flüssiger Schlacke in den Ofen (z.B. Elektroofen) einblasen werden, so ist der Einblasdruck den physikalischen Verhältnissen des metallurgischen Systems anzupassen. Auch muss in diesem Fall die Injektionslanze beweglich bleiben, um sich den jeweiligen Phasen des Schrott-Einschmelzprozesses flexibel anpassen zu können.

In order to bring in aggregates in the respective stages of processing in the hot, liquid melts (metals, or slags) to be able to use, inter alia, the following known technologies

- Addition of normal, coarse aggregates from various, mostly fully automatic weighing and bunker systems, via simple transport chutes and hopper systems.
- Addition of aggregates in bag-like packaging, eg sacks or big bags, either by hand or by crane.
- Addition of aggregates by means of cored wires. The cavities of the cored wires (often consisting of a metallic alloying agent) contain the respective aggregate (s).
- Addition of aggregates by means of injection systems. These usually consist of a weighing and bunker system with a downstream gas overpressure injection system. Gas pressure systems are machine-technically adapted to the respective requirements of the application goals (eg high or low pressure system). Depending on requirements, compressed air, nitrogen or other gases can be used as conveying gases. If aggregates are to be blown into the furnace (eg blast furnace) without direct contact with the liquid, the solid aggregate can be introduced against the furnace pressure into the furnace chamber via a permanently mounted injection lance. If, for the purpose of slag foaming, solid aggregates are to be blown into the boundary layer between liquid iron and liquid slag in the furnace (eg electric furnace), the injection pressure must be adapted to the physical conditions of the metallurgical system. In this case too, the injection lance must remain movable in order to be able to adapt flexibly to the respective phases of the scrap melting process.

Allen Systemen ist gemeinsam, dass die physikalische Konsistenz der Zuschlagstoffe einen maßgeblichen Einfluß auf die Zugabetechnologie ausübt. Grobkörnige Produkte fallen aufgrund ihres Eigengewichtes problemlos durch die aufsteigenden Prozessgase in den Schmelzbereich. Produkte mittlerer Körnung werden durch die Auftriebskräfte der Prozessgase bzw. der Absaugkräfte der Filteranlagen hingegen abgesaugt, bevor sie ihre gewünschte Wirkung in den flüssigen Medien entwickeln können. Aus diesem Grunde werden sie vorher in Säcke oder Big-Bags verpackt und dann als Ganzes dem System zugefügt. Feinkörnige Zuschlagstoffe können auch durch eine vorherige Verpackung in Big-Bags oder Säcken nicht davor geschützt werden, nach dem Abbrennen der Säcke doch noch durch die Thermik bzw. Absaugkräfte den flüssigen Medien entzogen zu werden und in ungewollter Weise in den Filteranlagen angehäuft zu werden.all Systems have in common that the physical consistency of the aggregates a relevant one Influence on exercise the addition technology. coarse-grained Due to their own weight, products easily fall through the rising process gases in the melting range. Products medium granulation be through the buoyancy forces the process gases or the suction of the filter systems, however sucked off before they get their desired effect in the liquid Can develop media. Out For this reason, they are previously packed in sacks or big bags and then added to the system as a whole. Fine-grained aggregates can also through prior packaging in big bags or sacks will not be protected against after burning off the sacks but still be withdrawn by the thermal or Absaugkräfte the liquid media and to be piled up in the filter units in an unintentional manner.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein neues Verfahren aufzuzeigen, mit dem insbesondere feinteilige, anorganische Zuschlagstoffe in metallurgische Schmelzsysteme eingebracht werden können.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art and to show a new method, with the particular finely divided inorganic additives can be introduced into metallurgical melting systems NEN.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Einbringen von anorganischen Festkörpern (= Zuschlagstoffe) in heiße, flüssige Schmelzen, wobei einem Kohlenwasserstoff enthaltenden Kunststoff anorganische Festkörper zugegeben werden und das erhaltene Gemisch in die heißen, flüssigen Schmelzen gegeben wird.Is solved the object by a method for introducing inorganic solids (= Aggregates) in hot, liquid Melting, wherein a hydrocarbon-containing plastic inorganic solid are added and the resulting mixture in the hot, liquid melts is given.

Bevorzugt werden die anorganischen Festkörper in feinkörniger Form zugegeben. Besonders bevorzugt haben 90 % der anorganischen Festkörperteilchen Korngrößen von 0,01 μm bis 5 mm, ganz besonders bevorzugt von 0,1 μm bis 2 mm.Prefers become the inorganic solids in fine-grained Form added. Most preferably, 90% of the inorganic solid particles Grain sizes of 0.01 μm to 5 mm, most preferably from 0.1 microns to 2 mm.

Bevorzugt liegt der Anteil der anorganischen Festkörper im Kunststoff bei 0,5 bis 90 Gew.-% besonders bevorzugt bei 2 bis 70 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt bei 5 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gemisch.Prefers the proportion of inorganic solids in the plastic is 0.5 to 90% by weight, more preferably from 2 to 70% by weight, and most especially preferably at 5 to 50 wt .-%, each based on the mixture.

Bevorzugt werden als anorganische Festkörper (= Zuschlagstoff) Titan enthaltende Stoffe und/oder Eisenoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Calciumoxid, Silikate oder Schlackebildner enthaltende Stoffe einzeln oder als Mischung eingesetzt. Insbesondere die Eisenoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Calciumoxid, Silikate oder Schlackebildner enthaltende Stoffe können industrielle Rückstände sein. Ganz besonders bevorzugt enthält der Zuschlagstoff synthetisches Titandioxid.Prefers are called inorganic solids (= Additive) Titanium-containing substances and / or iron oxide, aluminum oxide, Magnesium oxide, calcium oxide, silicates or slag-forming containing Substances used individually or as a mixture. In particular, the iron oxide, Containing alumina, magnesia, calcia, silicates or slag formers Substances can be industrial residues. Very particularly preferably contains the aggregate synthetic titanium dioxide.

Bevorzugt enthält der Kunststoff neben Kohlenwasserstoffen auch noch das Element Stickstoff. Aus wirtschaftlichen Gründen wird als Kunststoff bevorzugt Altkunststoff eingesetzt.Prefers contains the plastic besides hydrocarbons also the element nitrogen. Out economical reasons is used as plastic preferably used plastic.

Das Gemisch aus Kunststoff und Zuschlagstoff kann auf verschiedene Art und Weise hergestellt werden:

– Der Kunststoff wird in fester Form (bevorzugt als Granulat, Matrizenagglomerat oder Topfagglomerat) mit den anorganischen Festkörpern gemischt. Bevorzugt werden die anorganischen Festkörper dem Kunststoff bei der Herstellung des Kunststoffgranulates zugegeben. In der erhaltenen Mischung haftet der Zuschlagstoff auf der Kunststoffoberfläche. Dieses Gemisch wird in die heißen, flüssigen Stoffe (metallurgische Schmelzen und Schlacken) gegeben.
– Der Kunststoff wird in flüssiger (geschmolzener) Form mit den anorganischen Festkörpern gemischt. Bevorzugt wird das Gemisch aus aufgeschmolzenem Kunststoff und anorganischen Festkörpern (= Zuschlagstoff) abgekühlt, wobei sich das Gemisch verfestigt. Danach kann das Kunststoff-Zuschlagstoff-Gemisch aufgemahlen oder geschreddert werden.

The mixture of plastic and aggregate can be prepared in various ways:

- The plastic is mixed in solid form (preferably as granules, Matrizenagglomerat or Topfagglomerat) with the inorganic solids. Preferably, the inorganic solids are added to the plastic in the production of the plastic granules. In the mixture obtained, the additive adheres to the plastic surface. This mixture is added to the hot, liquid substances (metallurgical melts and slags).
The plastic is mixed in liquid (molten) form with the inorganic solids. Preferably, the mixture of molten plastic and inorganic solids (= aggregate) is cooled, whereby the mixture solidifies. Thereafter, the plastic-aggregate mixture can be ground or shredded.

Wenn das Kunststoff-Zuschlagstoff-Gemisch in entsprechender Form (z.B. als Pulver oder Granulat) vorliegt, kann das Einbringen des Gemisches in die heißen, flüssigen Schmelzen bevorzugt durch Einblasen erfolgen. Das Kunststoff-Zuschlag-Gemisch kann auch in stückiger Form eingesetzt werden. Dazu können aus dem Gemisch mittels Pressen Formkörper der jeweils gewünschten Formgröße hergestellt werden.If the plastic-additive mixture in appropriate form (e.g. as powder or granules), the introduction of the mixture in the hot, liquid Melting preferably carried out by blowing. The plastic aggregate mixture can also be in lumpy Form are used. Can do this from the mixture by means of molding molded body of the respectively desired Mold size produced become.

Von Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass sich der Zuschlagstoff durch das Einbringen im Gemisch mit dem Kunststoff sehr gut dosieren und in verteilter Form in die heißen, flüssigen Schmelzen einbringen lässt. Dies gilt insbesondere für staubförmige Zuschlagstoffe. So können staubförmige, industrielle Reststoffe, die Eisenoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Calciumoxid, Silikate oder Schlackebildner enthalten, einer industriellen Verwertung zugeführt werden. Dabei werden diese Reststoffe bevorzugt mit synthetischem Titandioxid und dann wie beschrieben mit dem Kunststoff gemischt.From Advantage of the method according to the invention is that the aggregate by introducing into the mixture with the plastic very well and in distributed form in the be called, liquid melts bring in. This is especially true for powdery Aggregates. So can dusty, industrial residues containing iron oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, Calcium oxide, silicates or slag formers, an industrial Recycling supplied become. These residues are preferred with synthetic Titanium dioxide and then as described mixed with the plastic.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass der Kunststoff nicht nur als Transportmedium für den Zuschlagstoff dient, sondern auch als Reduktionsmittel und/oder Energieträger (ersetzt z.T. Schweröl oder Kohle) wirken kann. Für den Fall, dass der Zuschlagstoff Titan, insbesondere synthetische Titanverbindungen, enthält, trägt der Kunststoff in der heißen, flüssigen Schmelze zur erwünschten Bildung von Titancarbiden und, falls das Element Stickstoff zugegen ist, Titannitriden und Titancarbonitriden bei. Diese Verbindungen verbessern z.B. in Ofensystemen die Feuerfesteigenschaften der Ofenwand.One Another advantage of the method according to the invention is that the plastic is not only used as a transport medium for the aggregate serves, but also as a reducing agent and / or energy (replaced z.T. heavy oil or coal). For the case that the aggregate is titanium, especially synthetic Titanium compounds, contains, carries the plastic in the hot, liquid Melt to the desired Formation of titanium carbides and, if the element nitrogen present is, titanium nitrides and titanium carbonitrides at. These connections improve e.g. in furnace systems, the refractory properties of the furnace wall.

Claims

Process for introducing inorganic solids into hot, liquid melts, characterized in that inorganic solids are added to a plastic containing a hydrocarbon and the resulting mixture is added to the hot, liquid melts.

Method according to claim 1, characterized in that that 90% of the inorganic solid particles have particle sizes of 0.01 μm to 5 mm.

Method according to claim 2, characterized in that that 90% of the inorganic solid particles have particle sizes of 0.1 μm to 2 mm.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the proportion of inorganic solids in the plastic at 0.5 to 90 wt .-% is.

A method according to claim 4, characterized gekenn records that the proportion of inorganic solids in the plastic is 2 to 70 wt .-%.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized that as inorganic solids (= Additive) titanium-containing substances, and / or iron oxide, Alumina, magnesia, calcia, silicates or slag formers containing substances are used individually or as a mixture.

Method according to Claim 6, characterized the aggregate contains synthetic titanium dioxide.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized that the plastic contains the element nitrogen.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized that used as plastic waste plastic.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized that the plastic is mixed in solid form with the inorganic solids becomes.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized that the plastic is in liquid (molten) form mixed with the inorganic solids (aggregate) becomes.

Method according to claim 11, characterized in that that the mixture of molten plastic and inorganic Solid bodies is cooled and the mixture solidifies.

Method according to claim 12, characterized in that that ground the solidified plastic-aggregate mixture or shredded.

Method according to one of claims 1 to 13, characterized that the introduction of the plastic-aggregate mixture in the be called, liquid Melting is done by blowing.

Method according to one of claims 1 to 13, characterized that the plastic-aggregate mixture in particulate form (for example, as a shaped body) in the hot, liquid Melting is introduced.